Прогноз декадного стока в летне-осенний период

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Курсовая работа 20страниц, 3 рисунков, 11 таблиц, 2 литературного источника.

РАСХОД ВОДЫ, УРОВЕНЬ ВОДЫ, СООТВЕТСВЕННЫЕ ОБЪЕМЫ, ВРЕМЯ ДОБЕГАНИЯ, УСЛОВНЫЙ ОБЪЕМ ВОДЫ, КОЭФФИЦИЕНТ ВОДНОСТИ, ЗАМЫКАЮЩИЙ СТВОР.

Курсовая работа посвящена прогнозу стока р. Алдан.

Цель работы - разработка методики прогнозов декадного стока в летне-осенний период на основе данных о соответственных объемах в русловой сети, вычисленных по уровня воды в опорных створах.

Введение

Гидрологические прогнозы являются важной стороной практического приложения гидрологии. Слово «прогноз», в переводе с греческого, означает - заблаговременное знание, т.е. предвидение, предсказание развития явлений или событий.

Гидрологические прогнозы, научные (с различной заблаговременностью) предсказания развития того или иного процесса, происходящего в реке, озере или водохранилище. По характеру предсказываемых элементов режима гидрологические прогнозы делят на водные и ледовые.

К водным гидрологическим прогнозам относятся прогнозы объёма сезонного и паводочного стока, максимальных расходов воды и уровня половодья или паводка, средних расходов воды за различные календарные периоды, времени наступления максимума половодья и др.; к ледовым гидрологическим прогнозам -- прогнозы сроков вскрытия и замерзания рек, озёр, водохранилищ, толщины льда и др. Гидрологические прогнозы бывают краткосрочные -- на срок до 15 суток и долгосрочные -- на срок от 15 суток до нескольких месяцев.

По целевому назначению различают прогнозы для гидроэнергетики (приток воды в водохранилища гидроэлектростанций), для водного транспорта (прогнозы уровня воды по судоходным рекам), для ирригации (прогнозы стока рек за период вегетации).

Физико - географическая и гидрометеорологическая характеристика бассейна

Физико -географическая характеристика. Географическое положение, площадь, общее питание бассейна. Рельеф, почвы, растительность. Речная сеть, её густота. Гидрометеорологическая характеристика летнее - осеннего периода.

Река Алдан является самым крупным притоком реки Лены. Длина реки Алдан составляет 2273 км, площадь водосбора 719000 кмІ.

Своё начало Алдан берет на северном склоне Станового хребта, на высоте 1300-1500м, и впадает в Лену на 1379 км от устья.Большая часть бассейна Алдана представляет горную страну, ограниченную дугой хребтов: на юге Становым, востоке-Джугджур, северо-востоке Верхоянским.

Бассейн реки Алдан резко асимметричен. Правобережная часть его более чем в три раза превосходит по площади левобережную. Основные притоки впадают с правой стороны: реки Тимптон, Учур, Мая, Аллах-Юнь и т.д. С левой стороны Алдан принимает мелкие притоки такие как Чуга, чомполо в верхнем, а Миль, Нотора, Куолума - в среднем течении, в нижнем течении впадает единственный крупный приток с левой стороны - р. Амга.

Притоки Алдана, особенно самые крупные, текущие с юга на север, оказывают существенное влияние на вскрытие основной реки. А именно, в районе впадения притоков Алдан вскрывается раньше.

В верховьях, в основном до впадения Тимптона, долина Алдана состоит из чередующихся широких и узких каньонообразных участков с каменистыми перекатами и шиверами. Ширина русла в начале участка от15 до 150 м, ниже до 150-200м.После впадения Тимптона долина Алдана расширяется, берега представлены типичными «столовыми» горами, носящими следы размыва.

Озерность и заболоченность

Несмотря на большое число озер вследствие их малых размеров озерность бассейна незначительна (1%). Наибольшее число озер встречается на западной равнинной и северо-западной горной частях бассейна.

Заболоченность бассейна также незначительна. Болота главным образом встречаются в более повышенных плоских водораздельных пространствах. Поэтому болота наиболее широко распространены в западной части Алданского и Юдомо-Майского нагорьях.

Растительность.

Почвенный покров бассейна весьма разнообразен, наиболее существенная разница наблюдается между левой и правой горной частями бассейна. В правой части бассейна распросиранены горно-гольцовые, горные мерзлотно-подзолистые и аллювиально-гумусовые почвы. Горные мерзлотно-подзолистые почвы занимают плоские водоразделы пологие склоны, верхняя граница их распространения совпадает с верхней границей лесов. Горно-гольцовые почвы имеют гораздо меньшее распространение, занимают наиболее высокие вершины хребтов. Мерзлотно-таежные оподзоленные почвы распространены главным образом на надпойменных террасах.

Основными почвообразующими породами в бассейне Алдана являются грубообломочные щебнистые аллювиально-делювиальные образования продуктов выветривания гнейсов кристаллических сланцев, кварцитов в правой части бассейна, доломитов и доломитизированных известняков на левой.

Рассматриваемый бассейн находится в зоне тайги. Основными лесообразующими породами в бассейне являются сосна, лиственница, береза, ель, кедровый сланник.

Ель наиболее распространена в южных и центральных частях бассейна на высоких пойменных и первых надпойменных террасах долины Алдана, Учура, Маи. В северной части бассейна эта порода не встречается.

Сосна распространена в южной части бассейна. Сосняки занимают плоские или слабо покатые вершины увалов с небольшой площадью, а также склоны увалов южной экспозиции.Сосновые леса нераспространенные выше 800 м над уровнем моря.

Наибольшее распространение в бассейне р. Алдана имеют лиственничные леса, которые занимают более 70% площади занятой лесом.

Многолетне-мерзлые породы

На режим стока поверхностных вод определенное влияние оказывает распространение многолетне-мерзлотных пород, глубина сезонного оттаивания и выходы подземных вод.

Весь бассейн р. Алдан находится в области распространения многолетне-мерзлых пород. Глубина сезонного протаивания в зависимости от слагающих пород и растительного покрова для северо-западной части бассейна колеблется в пределах от 3,5 до 0,3 м. Наиболее глубокое протаивание происходит на обширных возвышенностях, сложенных песчаными грунтами, в местах зарастания лесных сосновых массивов.

Температура воздуха

Температурный режим равнинной и горной частей бассейна довольно резко отличается как по амплитуде колебаний температуры, так и по продолжительности холодного и теплого периодов года. Вследствие сильных инверсий температура воздуха в холодный и теплый периоды года на более повышенных частях бассейна по сезонам года значительно меньше, чем в равнинной части.

Продолжительность холодного периода года по пункту Сюрен-Кюель на 35 дней больше, чем по метеостанции Учур, которая расположена в южной равнинной части бассейна.

Осенью наиболее рано среднесуточная температура воздуха переходит через 0° в начале третьей декады сентября на севере бассейна - на южных отрогах Верхоянского хребта. На южной и равниной части бассейна переход средней суточной температуры воздуха осенью наблюдается во второй половине первой декады октября.

В весенний период переход средней суточной температуры воздуха через 0° раньше всего происходит в южной равнинной части бассейна - в конце апреля.

Осадки.

Распределение осадков на территории Алдана определяется главным образом особенностями атмосферной циркуляции. Среднегодовое количество осадков по территории бассейна изменяется в значительных пределах от 210 до 570 мм.

Наибольшее количество осадков выпадает в южной части бассейна, на западных склонах Алданского нагорья, где в бассейне реки Тимптон осадков выпадает более 500 мм. Второй областью орошения является северо-восточная часть бассейна, водосборы рек Восточная Хатанга и Тыры, здесь годовое количество осадков составляет около 400 мм. Южнее этих водосборов в бассейнах рек Аллах-Юнь и Юдома осадков выпадает менее 300 мм. Распределение осадков в течении года также неравномерное.

Снежный покров

В бассейне Алдана устойчивый снежный покров начинает образовываться со второй половины декады октября в северных и наиболее повышенных частях бассейна. Гораздо позже устанавливается снежный покров на равнинной части бассейна, где он образуется в середине октября.

Разрушение снежного покрова обычно начинается с равнинной части бассейна, в начале мая и только в конце второй декады мая распространяется на всю территорию бассейна. Наиболее раннее разрушение снежного покрова на равнинной части бассейна происходит в середине апреля, наиболее позднее- в конце второй декады мая. В горной части ранний сход снега наблюдается в начале мая, а поздний в начале июня.

Высота снежного покрова в бассейне реки весьма редко варьирует, а распределение ее по территории связано, главным образом, с характером циркуляции атмосферы в холодный период года и рельефом местности. Норма максимальной высоты снега в бассейне колеблется в пределах 34-86 см.

Одной из характерных черт образования и схода снежного покрова в бассейне Алдана является отсутствие ледяной корки, как под снегом, так и поверх снежного покрова. Это явление объясняется образованием снежного покрова в осенний период после промерзания поверхностного слоя почвы и отсутствием оттепелей в холодный период. Освещенность бассейна гидрометеорологическими наблюдениями.

Гидрометеорологические наблюдения в бассейне реки Алдана производятся на 52 гидрометеорологических станциях и постах.

Гидрометстанции и посты по бассейну распределены очень неравномерно и, главным образом, приурочены к населенным пунктам, поэтому расположены по долинам рек, в большинстве случаев на небольших высотах.

Наибольшее число пунктов наблюдений находится на западной части Алданского нагорья в бассейне рек Тимптон и Верхнего Алдана, где на 100000 кмІ имеются 14 гидрометстанций и постов.

Наиболее слабо изучен режим рек, протекающих на высотной части Алданского нагорья, где в бассейне р.Учур на площади водосбора 108000 кмІ имеется всего один пункт наблюдений над стоком воды и одна метеостанция.

Слабо освещены гидрометеорологическими наблюдениями северная и северо-восточная части бассейна. Такая неравномерная освещенность территории бассейна гидрометеорологическими данными обуславливает дополнительные трудности в изыскании как режимных, так и прогностических зависимостей элементов весеннего половодья

Гидрологическая характеристика летне-осенние паводки и межень.

Летне-осенняя межень начинается в конце июня. Водность за этот период зависит от количества выпавших осадков и продолжительности дождей. На низкую летне-осеннюю межень оказывают влияние климатические факторы: особенности подстилающей поверхности(строение почвогрунтов), лесистость и заболоченность территории.

Влияние почвенно-геологических условий проявляется в форме аккумуляции воды в почвогрунтах в периоды повышенной водности с последующей сработкой ее в периоды маловодья.

Дождевые паводки в основном в конце июля и в августе месяце. Формирование дождевых паводков определяется интенсивностью и площадью распространения дождей, расходов на фильтрацию в почвогрунты и поверхностное задержание, степенью расчлененностью рельефа, влияющей на скорость стекания дождевых вод. Расход дождевой воды на фильтрацию и поверхностное задержание определяется механическим составом грунтов, степенью увлажненности территории, наличием и площадью распространения лесов, болот и озер.

Исследование применимости метода соответственных объемов для прогнозов декадного стока

Теоретические основы метода:

Методика прогноза среднедекадных расходов воды в замыкающем створе участка реки разработана в связи с небольшим количеством пунктов, имеющих данные наблюдений о расходах воды внутри одного бассейна.

В общем случае сток в замыкающем створе зависит от величины запасов воды в бассейне

(4.1)

Общие запасы воды в бассейне пропорциональны общему объему воды в русловой сети

(4.2)

Следовательно, записываем

(4.3)

Последняя зависимость является основой методики прогнозов среднедекадных расходов воды в замыкающем створе по объему воды в русловой сети.

Необходимо определить объем на участке реки по формуле

(4.4)

где К = 86400 - переводной коэффициент, число секунд в сутках; - среднее время добегания от верхнего до нижнего створов, ограничивающих участок реки, определяется по соответствующим уровням или по средней скорости течения на участке реки; - средний расход воды на участке в момент времени Т. Среднее время добегания определяется по формуле

, (4.5)

где - длина от устья реки до поста; - средняя скорость течения на участке.

, (4.6)

где - расход в нижнем створе в момент времени ;- расход воды в верхнем створе в момент времени .

Используя данные о расходах воды в опорных створах, условный объем воды на участке реки можно определить по формуле

, (4.7)

где H_i - уровень воды в i-м створе в момент времени Т; P_i - коэффициент водности, вычисляемый как отношение площадей водосборов соответствующих створов к площади водосбора расчетного замыкающего створа.

(4.8)

Условный объем воды в русловой сети находится как сумма условных объемов отдельных участков

, (4.9)

где - условный объем воды в русловой сети в момент времени .

Прогнозная зависимость среднедекадных расходов воды в замыкающем створе от условного объема в русловой сети будет иметь вид

, (4.10)

где - условный объем воды в русловой сети в момент времени T.

Порядок выполнения работы:

Перед началом расчетов выбираем самостоятельно створ, для которого будет разрабатываться методика прогноза стока и вычерчиваем схему расчетного участка реки.

Рисунок 1 - Схема расчетного участка реки. Арабскими цифрами пронумерованы опорные створы, римскими цифрами обозначены номера участков.

Разработка методики прогнозов декадного стока:

Разработка методики прогнозов декадного стока речной системы, выбранной в бассейне р. Алдан. Расчетным створом является гм.ст. Верхоянский Перевоз (рисунок 1).

Вычисляем (выписываем из ежегодника) средние декадные расходы воды по замыкающему (прогнозному) створу за июль - октябрь (2 года), полученные результаты представляем в табличной форме (табл.1.2).

Таблица 1.4 - Среднее время добегания для каждого участка

Рисунок 1.1 - График связи Q_t+10=0,442х+1123

Поверочные прогнозы и оценка эффективности методики

Поверочные прогнозы производятся по графику связи для года, не вошедшего в разработку методики. Для этого года (в нашем случае 2011г) рассчитываются условные объемы воды как и в предыдущем случае (таблицы 1.7 - 1.8).

Полученные величины условных объемов заносятся в графу 4 таблицы 1.8. По данным графам с графика снимаются прогнозные значения среднедекадных расходов воды и заносятся в графу 5. В графе 6 таблицы 1.7 помещаются действительные значения среднедекадных расходов воды. Ошибка прогнозов определяется как разность спрогнозированного и наблюденного расхода воды (графа 8). В графе приводятся относительные величины ошибок прогнозов, выраженные в процентах. Методика прогноза считается эффективной, если средняя ошибка прогноза не превышает 15 %.

Таблица 1.7 - Средние суточные значение уровней воды на конец декады р. Алдан

Рисунок 1.2 - График связи Q_t+10=2,274х-4459

Вывод

В результате проведенных расчётов я пришла к выводу о том, что методика прогноза считается не эффективным т.к. средняя ошибка прогноза 25%, превышает 15%.

Список использованных источников

1. Евстигнеев В.М. Речной сток и гидрологические расчеты / В.М. Евстигнеев. - М.:

Изд-во МГУ, 1990. -- 304 с.

2. Попов Е.Г. Гидрологические прогнозы / Е.Г. Попов. - Л.: Гидрометеоздат, 1979. -256 с.

Размещено на Allbest.ru